自支撑硅/石墨烯/导电聚合物柔性电极可控制备及其储锂性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51402168
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    陶华超
  • 依托单位：
    三峡大学
  • 学科分类：
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Preparation of high-performance flexible electrode materials is prerequisite for the applications of the flexible lithium-ion batteries in the flexible electronic devices. Self-supporting flexible electrodes without metal current collectors and binders are expected to improve significantly the energy density of overall battery. To solve the problem that the decay of electrochemical performance for flexible electrodes during the bending state caused by the lack of bonding strength between the flexible substrate and electrochemically active materials, in this project, the dispersing silicon in the expanded graphene oxide matrix and reduction of graphene oxide will occur simultaneously during the pyrolysis of silane process, and then the bonding strength between silicon and graphene will be enhanced by means of conductive polymers. The parameters of expanded depth of graphene oxide, controllable growth of silicon nanoparticles, reduction of graphene oxide and the polymerization of conductive polymers will be optimized. The mechanism of enhanced bonding strength by conductive polymers will be revealed. The effects of mechanical flexible properties, morphology, composition, structure of flexible silicon/graphene/conductive polymers electrodes on the electrochemical performance under will be studied. The actualization of this project will provide academic foundation and reference for the research and application of high-performance flexible lithium-ion batteries.
高性能柔性电极材料的制备是柔性锂离子电池在可弯曲电子器件中应用的先决条件，无金属集流体和粘结剂的自支撑柔性电极能大幅提升整电池的能量密度。本项目针对柔性电极研究中柔性基体与电化学活性相之间因结合强度欠缺引起的电极弯曲状态下性能衰减现象，以膨胀氧化石墨烯为基体，在硅烷热解过程中实现纳米硅原位生成（分散）和氧化石墨烯还原同步进行，进而借助导电聚合物强化纳米硅与石墨烯之间的结合作用。项目将对氧化石墨烯深度膨化、纳米硅颗粒生长调控、氧化石墨烯气相还原、导电聚合物交联聚合进行参数优化并揭示导电聚合物结合强化机制。研究自支撑硅/石墨烯/导电聚合物柔性电极机械柔韧性能、形貌、组成、结构对电极在动态弯曲状态下电化学性能的影响规律。项目实施将为高性能柔性锂离子电池的研究与应用提供理论基础和实验支撑。

结项摘要

本项目针对柔性电极材料在弯曲和电化学循环过程中，基体与活性相之间易分离的问题，制备了自支撑活性材料/集流体一体化电极材料。该项目主要以石墨烯泡沫和柔性碳纤维纸为基体，通过掺杂以及与高容量硅、二氧化锡复合，获得了多种高性能自支撑电极材料。该电极材料无需粘结剂和集流体，显著提高了整电池的能量密度。通过引入有机碳源强化了活性相与柔性基体之间的结合力，保持了电极的结构稳定性。研究了柔性电极在循环前后结构、形貌的变化及对电化学性能的影响规律，获得了高容量、优异循环稳定性能和机械柔韧性能的锂离子电池负极材料。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Interwoven N and P dual-doped hollow carbon fibers/graphitic carbon nitride: An ultrahigh capacity and rate anode for Li and Na ion batteries
交织的N和P双掺杂中空碳纤维/石墨氮化碳：用于锂和钠离子电池的超高容量和倍率阳极
  • DOI：
    10.1016/j.carbon.2017.06.040
  • 发表时间：
    2017-10-01
  • 期刊：
    CARBON
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Tao, Huachao;Xiong, Lingyun;Zhang, Lulu
  • 通讯作者：
    Zhang, Lulu
One-step synthesis of nickel sulfide/N-doped graphene composite as anode materials for lithium ion batteries
一步合成锂离子电池负极材料硫化镍/氮掺杂石墨烯复合材料
  • DOI：
    10.1016/j.jelechem.2014.10.035
  • 发表时间：
    2015-02-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Tao, Hua-Chao;Yang, Xue-Lin;Ni, Shi-Bing
  • 通讯作者：
    Ni, Shi-Bing
Reduced graphene oxide decorated ternary Cu2SnS3 as anode materials for lithium ion batteries
还原氧化石墨烯修饰三元Cu2SnS3作为锂离子电池负极材料
  • DOI：
    10.1016/j.jelechem.2015.11.025
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Huachao Tao;Shouchao Zhu;Xuelin Yang;Lulu Zhang;Shibing Ni
  • 通讯作者：
    Shibing Ni
Three-Dimensional Carbon-Coated SnO2/Reduced Graphene Oxide Foam as a Binder-Free Anode for High-Performance Lithium-Ion Batteries
三维碳包覆 SnO2/还原氧化石墨烯泡沫作为高性能锂离子电池的无粘合剂阳极
  • DOI：
    10.1002/celc.201600128
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Chemelectrochem
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Tao Huachao;Zhu Shouchao;Xiong Lingyun;Yang Xuelin;Zhang Lulu
  • 通讯作者：
    Zhang Lulu
Porous Si/C/reduced graphene oxide microspheres by spray drying as anode for Li-ion batteries
喷雾干燥多孔Si/C/还原氧化石墨烯微球作为锂离子电池阳极
  • DOI：
    10.1016/j.jelechem.2017.05.010
  • 发表时间：
    2017-07
  • 期刊：
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Huachao Tao;Lingyun Xiong;Shouchao Zhu;Lulu Zhang;Xuelin Yang
  • 通讯作者：
    Xuelin Yang

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  • 通讯作者：
    范丽珍
天然石墨改性磷酸钒锂锂离子电池正极材料的电化学性能
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  • 发表时间：
    2015
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    陶华超

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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